PROBLÈMES GÉNÉRAUX DE LA MÉCANIQUE CHIMIQUE

§ 1. — Énoncé des problèmes.

1. Quelles conditions générales président à la formation des combinaisons chimiques et à leur décomposition? quels sont les systèmes stables, les réactions possibles et les réactions nécessaires, dans des circonstances déterminées ? Voilà des questions qui se présentent continuellement au chimiste et qu’il lui importe au plus haut degré de savoir décider. Jusqu’ici il n’a guère pu le faire en vertu de prévisions déduites de lois véritables, et autrement que par une sorte d’instinct empirique, fondé sur la connaissance pratique des analogies. Or ce sont ces lois rationnelles dont la recherche et la découverte doivent être maintenant poursuivies.

2. Déclarons d’abord que les formules et les notations nous apprennent peu de chose à cet égard; car elles expriment seulement les poids relatifs des corps réagissants et la nature de leurs générateurs, sans nous révéler ni les propriétés mômes de tous ces corps, ni les forces qui s'exercent entre eux.

3. Pour aborder et résoudre la mécanique chimique dans toute son étendue, il faudrait pouvoir calculer la nature et les propriétés des corps composés qui vont se former, d’après la nature et les propriétés des corps composants, opposés les uns aux autres dans une réaction. Or cette déduction ne serait possible que si l’on connaissait non seulement les masses mises en présence, masses dont les rapports sont définis par les équivalents; mais aussi les positions relatives de chacune des particules, élémentaires ou composées, dont la réunion constitue ces masses, leurs forces vives, leurs mouvements propres, enfin la nature exacte des forces qui s’exercent entre elles, tant en vertu de leurs actions réciproques que de la réaction du milieu éthéré qui les enveloppe. Quelques-unes de ces quantités sont maintenant définies par l’expérience ; mais nous ignorons encore

la plupart d’entre elles, celles surtout qui se rattachent aux mouvements de chaque particule isolée. En raison de cet état d’imperfection de la science, les théories de la mécanique chimique ne sauraient être abordées aujourd’hui avec ce degré de généralité qui donne tant d’éclat et de certitude aux théories de la mécanique céleste. Ajoutons enfin que les données que nous venons de réclamer, fussent-elles toutes connues, leur calcul surpasserait vraisemblablement les ressources actuelles de l’analyse mathématique.

4. Cependant la doctrine des chimistes est plus avancée que les lignes précédentes ne porteraient à le croire; dès à présent, il est tout un ensemble de questions que l’état de la science et les progrès récents de la thermochimie nous permettent d’attaquer. En effet, la mécanique chimique roule sur deux ordres de problèmes :

Dans les uns, on envisage les propriétés du corps composé, pris en soi et supposé déjà constitué, et l’on se propose de les prévoir, d’après les propriétés de ses éléments. Or nous possédons à cet égard plusieurs lois fondamentales, telles que : les lois de la conservation de la nature et du poids des éléments ; la loi des proportions définies suivant lesquelles ils se combinent ; la loi des proportions multiples; la loi des équivalents; les lois des volumes moléculaires gazeux, liquides ou solides ; la loi de l’isomorphisme ; les lois des chaleurs spécifiques sous les trois états gazeux, liquide ou solide, etc., etc. Ces lois fournissent la réponse à un certain nombre des problèmes soulevés plus haut ; quelques-unes sont la base même de tout enseignement chimique ; d’autres ont été discutées dans notre premier volume (Introd., p. xxi, et p. 424 à 492) ; bornons-nous à les rappeler, n’ayant pas l’intention d’y revenir dans le présent ouvrage.

5. Dans les autres problèmes, on s’attache à la formation même du corps composé au moyen de ses composants ; c’est-à-dire que l’on cherche à prévoir quelles réactions chimiques pourront s’exercer entre deux corps simples ou composés, mis en présence dans des conditions déterminées. Or la science ne possédait jusqu’ici que bien peu de données à cet égard : je me suis proposé de préciser davantage nos connaissances par une loi nouvelle, très simple et d’une application extrêmement générale.

Cette loi ramène la prévision des actions réciproques entre les corps simples et les corps composés à la détermination des propriétés thermiques des corps réagissants. On peut en effet prévoir, d’après la nouvelle loi, les actions réciproques des composés entre eux et à l’égard des corps simples, d’après la connaissance des quantités de chaleur dégagées dans la formation de chaque composé.

Il eu est ainsi, pourvu que l’on sache les conditions propres d’existence de chaque- composé , envisagé isolément, sous l’état même de corps solide ou gazeux, anhydre, hydraté, ou dissous, avec le degré de stabilité ou de dissociation qui lui est propre, à chaque température et au sein de chaque milieu ; c’est-à-dire dans les circonstances exactes où il préexiste, ou bien doit se produire pendant la réaction elle-même.

6. Avant d aborder l’étude de la loi nouvelle, il s’agit donc de définir d’abord dans quelles conditions un composé déterminé se forme au moyen de ses seuls

ii ' nts • comment il se décompose sous l’influence des énergies étrangères fournies par la chaleur, l’électricité et la lumière ; en un mot, quelle est la stabilité propre du corps composé dans des circonstances données : c’est-à-dire u’il s’agit d’étudier les conditions générales qui président à la combinaison et àte décomposition chimiques. Cette étude est de la plus haute importance, et nous y consacrerons le Livre IV du présent ouvrage, réservant pour le Livre V 1» exposition du nouveau principe et de ses applications.

§ 2. — Division du quatrième livre.

1. Voici l’indication des sujets traités dans le Livre IV. Nous examinerons d’abord la combinaison chimique d’une manière générale, ou plus exactement les relations qui existent entre le signe de la chaleur dégagée pendant la combinaison et les conditions de son accomplissement: ce sera l’objet du chapitre II.

Dans le chapitre III, nous aborderons le phénomène réciproque, c’est-à-dire la décomposition chimique, en nous attachant surtout aux réactions produites par l’énergie calorifique.

2. Les chapitres suivants sont destinés à l’étude des circonstances dans lesquelles la combinaison et la décomposition se produisent à la fois, au moyen d’un même système d’éléments, c’est-à-dire à l’étude des décompositions limitées et des équilibres chimiques : question si vaste et si importante pour la mécanique chimique, que nous avons dû lui donner de longs développements. On commencera par les systèmes homogènes, décrits dans le chapitre IV, de façon à manifester les conditions fondamentales qui déterminent les équilibres chimiques, au point de vue de la température, de la pression, des proportions relatives, de la fonction, de la vitesse, etc.

Le chapitre V est réservé aux équilibres dans les systèmes hétérogènes et à l’exposé du principe général qui les règle, le principe des surfaces de séparation.

Après les équilibres simples, nous résumons les équilibres complexes (chapitre VI), lesquels comprennent, entre autres applications intéressantes, la théorie des corps pyrogénés.

Puis nous examinons, dans le chapitre VII, les équilibres chimiques dans les dissolutions; ce qui comprend les hydrates solubles et diversement dissociés que forment les acides, les bases et les sels dissous, ainsi que les précipités.

La constitution des sels dissous forme la suite naturelle du sujet précédent. Ainsi on compare d’abord (chapitre VIII) les acides forts et les acides faibles, et les alcools en particulier. Ce sujet est poursuivi dans le chapitre IX, par la comparaison des sels que forment les bases fortes et les bases faibles, les oxydes métalliques spécialement.

On termine cette histoire des sels par le chapitre X, qui traite des sels doubles et des sels acides, dans l’état de dissolution.

3. 11 ne nous reste plus qu’à exposer l’effet des énergies spéciales, autres que les énergies calorifiques, dans les réactions chimiques.

Ainsi, le chapitre XI est consacré à une étude aussi complète que possible des décompositions et autres effets chimiques produits par les énergies élec-

triques, agissant sous les formes diverses de courant voltaïque, d’arc voltaïque, d’étincelle proprement dite, d’effluve.

Enfin, les énergies lumineuses et les principaux phénomènes de décomposition chimique qu’elles provoquent, sont discutés dans le chapitre XII et dernier.